中科院金屬所研發出可溶解于純水鋁合金材料

發布時間:2016-5-13 放大 縮小

水力壓裂技術是一項應用于低豐度、低滲透油氣田的增效開采技術。施工過程中,需采用壓裂球和橋塞等工具對不同作業層的施工管柱進行封堵。由普通合金制成的壓裂球等工具如果滯留井中,會降低油井產能。日前,記者從中科院金屬所獲悉,該所已經成功開發出純水中即可溶解的可溶鋁合金材料,并且可調控該合金與水反應的起始溫度和在水中的溶解速率。

人們很難觀察到鋁在水中溶解,因為鋁表面連續而致密的氧化膜阻礙了鋁水反應??蒲腥藛T圍繞鋁水反應的一些基本問題開展了系列工作,發現當合金與水接觸時界面低熔點相中的鋁與水即發生放熱反應,同時鋁晶粒中的鋁原子能夠向液態的界面低熔點相中不斷擴散,借助低熔點相對鋁氧化膜的破壞和對鋁原子的傳輸作用,鋁可持續與水反應。

為了滿足可溶鋁合金的溶解性能和力學性能,合金中需同時添加低熔點金屬和多種強化合金元素。研究人員在大量實驗基礎上對合金成分進行優化,利用細化合金晶粒和提高鋁液質量等途徑來改善合金的塑性,采用淬火和時效工藝對合金的綜合性能進行調控,最終制備出滿足實際工況需求的鋁合金材料。該合金維氏硬度接近150,抗壓強度滿足水力壓裂要求。

目前,課題組與有關企業合作研發了壓裂球、球座和橋塞等多個產品。壓裂球已在大慶和長慶等油田獲得應用。

 

(來源:《中國科學報》 2016-05-10 第4版 綜合)